51 单片机分层架构的模块依赖关系图
51 单片机分层架构的模块依赖关系图，并配一份可直接套用的代码框架
一、51 单片机软件分层架构图
┌───────────────────────────────┐
│ 应用层（APP） │
│ - 产品业务逻辑（状态机） │
│ - 用户交互（按键、显示） │
│ - 流程控制（加热、保温等） │
└───────────────▲───────────────┘│ 调用接口
┌───────────────┴───────────────┐
│ 服务层（Service） │
│ - 协议解析（Modbus、私有协议） │
│ - 数据处理（滤波、PID） │
│ - 按键扫描、显示缓存管理 │
└───────────────▲───────────────┘│ 调用接口
┌───────────────┴───────────────┐
│ 硬件抽象层（HAL） │
│ - GPIO 接口化 │
│ - 串口收发接口化 │
│ - 定时器抽象接口 │
│ - 屏蔽不同 51 寄存器差异 │
└───────────────▲───────────────┘│ 调用接口
┌───────────────┴───────────────┐
│ 硬件驱动层（Driver） │
│ - 直接操作寄存器 │
│ - 初始化、收发、配置 │
│ - 单片机特定寄存器访问 │
└───────────────────────────────┘
依赖规则：
- 上层只能调用下层，不允许跨层调用（例如 APP 不能直接用 Driver）。
- 硬件变化只改 Driver 和 HAL，业务变化只改 Service 和 APP。
二、代码文件组织结构
/project
│
├── app/
│ ├── app_main.c // 主循环、状态机
│ └── app_main.h
│
├── service/
│ ├── service_key.c // 按键扫描
│ ├── service_key.h
│ ├── service_display.c // 显示管理
│ └── service_display.h
│
├── hal/
│ ├── hal_gpio.c // GPIO 抽象
│ ├── hal_gpio.h
│ ├── hal_uart.c // 串口抽象
│ └── hal_uart.h
│
├── driver/
│ ├── driver_gpio.c // 直接操作 P0/P1/P2/P3
│ ├── driver_gpio.h
│ ├── driver_uart.c // 串口寄存器
│ └── driver_uart.h
│
└── main.c // 系统初始化入口
三、示例代码框架
driver_uart.c（硬件驱动层）
#include "driver_uart.h"
#include <REG51.H>void UART0_Init(uint32_t baud) {SCON = 0x50; // 串口模式1TMOD |= 0x20; // 定时器1模式2TH1 = 256 - (11059200UL / 12 / 32 / baud);TL1 = TH1;TR1 = 1;
}void UART0_SendByte(uint8_t dat) {SBUF = dat;while (!TI);TI = 0;
}uint8_t UART0_RecvByte(void) {while (!RI);RI = 0;return SBUF;
}
hal_uart.c（硬件抽象层）
#include "hal_uart.h"
#include "driver_uart.h"void HAL_UART_Init(void) {UART0_Init(9600);
}void HAL_UART_SendString(const char *str) {while (*str) {UART0_SendByte(*str++);}
}
service_key.c（服务层）
#include "service_key.h"
#include "hal_gpio.h"#define KEY1_PIN P1_0uint8_t Key_Scan(void) {if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_PIN) == 0) {// 简单消抖HAL_DelayMs(10);if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_PIN) == 0) {return 1;}}return 0;
}
app_main.c（应用层）
#include "service_key.h"
#include "hal_uart.h"void APP_MainLoop(void) {if (Key_Scan()) {HAL_UART_SendString("Key Pressed\r\n");}
}
main.c（系统入口）
#include "hal_uart.h"
#include "app_main.h"void main(void) {HAL_UART_Init();while (1) {APP_MainLoop();}
}
四、这样分层的好处
- 换 51 型号，只改
driver_*，不用改上层逻辑。 - 协议、算法、业务逻辑可直接移植到别的 MCU。
- 每层可独立调试，降低 bug 扩散风险。
- 模块化结构更符合大项目管理方式。